1、压力容器用低温钢及其焊接特点GB150-1998《钢制压力容器》附录C规定,
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温度低于或等于-20℃的钢制压力容器为低温容器。众所周知,钢材在低温条件下工作时具有冷脆性。衡量低温钢性能的主要指标是低温韧性,即低温下的冲击韧性和脆性转变温度,钢的低温冲击韧性越高,脆性转变温度越低,则该钢低温韧性越好。钢的成分和组织对低温性能都有显著影响,磷、碳、硅使钢的脆性转变温度升高,其中尤以磷、碳最为显著,而锰和镍会使脆性转变温度降低,对低温韧性有利。钢中含镍量增高时,可以使其在更低的温度下保持相当高的冲击韧性。一般来说,具有面心立方晶格的金属,其韧性随温度的变化极小,18-8型奥氏体不锈钢就是由于具有面心立方晶格,故在很低的温度下仍具有较高的冲击韧性。此外,钢的晶粒越细,低温冲击韧性越好。低温钢就是通过严格控制钢材中的碳、硫、磷含量或加入一些钒、铝、钛和镍等合金元素,达到固溶强化、晶粒细化之目的,并通过正火或正火+回火处理来细化晶粒,使组织均匀化或使钢具有面心立方晶格,从而使钢在低温下具有足够的低温韧性及抵抗脆性破坏的能力,以保证设备在低温条件下能安全运行。低温钢一般可分为无镍和含镍两大类。无镍钢的最低使用温度为-50℃,含镍钢最低使用温度根据含镍量的多少范围在-60℃~-196℃之间,-196℃以下则使用奥氏体不锈钢,有关奥氏体不锈钢的焊接在介绍不锈钢焊接时再作详细叙述,
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10-4为部分典型的低温钢的低温冲击韧性指标。表10-4部分典型的低温钢的低温冲击韧性 钢材牌号 使用状态 厚度/mm 最低冲击试验温度/℃ AKV/J 16MnDR 正火 6~36 -40 ≥24 >36~100 -30 15MnNiDR 正火,正火+回火 6~60 -45 ≥27 09MnNiDR 正火,正火+回火 6~60 -70 ≥27 3.5Ni钢(SA203B级) 正火 ≤50 -101 ≥20 >50~75 -87 对不含镍的低温钢而言,由于其含碳量低,其他合金元素含量也较少,故其淬硬倾向和冷裂倾向都小,因而具有良好的焊接性能,一般可不预热或用较低的预热温度来进行焊接,当板厚较厚或低温环境下焊接时,才需要一定的预热温度。所以,这一类钢焊接时,只要选择相匹配的焊材和合适的工艺,保证焊缝及热影响区的低温韧性是不成问题的。含镍低温钢由于添加了镍,虽然对冷裂纹倾向影响不显著,但却增大了热裂纹的倾向,必须严格控制钢及焊材中的碳、硫、磷含量,同时采用合适的焊接规范,使焊缝有较大的焊缝成形系数,即避免形成窄而深的焊道成形截面,就可以有效地避免热裂纹的产生。总之,低温钢焊接的重点是保证焊缝及热影响区获得足够的低温冲击韧性。